首钢氧气厂30000Nm~3/h制氧机集散控制系统建立及应用

论文摘要

以PC (Personal Computer)为基础的集散控制系统,是目前控制领域发展的一个重要方向。它由过程控制级、控制管理级和生产管理级组成。以通信网络为纽带,集中显示操作管理,控制相对分散,具有灵活配置、组态方便的多级计算机网络系统结构,完全能够适应生产流程长、检测控制回路多、生产控制方案复杂、安全可靠性高的要求。在现代工业生产中提高自动化控制水平和管理水平,实现最优技术经济指标、提高经济效益和社会效益等方面起着重要作用,对研究制氧生产过程中稳定、精确、可靠的自动化控制系统的运用具有重要意义。本文在研究集散控制系统体系结构的基础上,以首钢氧气厂30000Nm3/h(三万)制氧机组控制部分改造为背景,对三万制氧机的作用、工艺过程及其自动化系统组成进行了简要介绍,分析了现设备存在的问题和缺陷,对原系统的控制结构深入剖析,论述了设备改造的现实意义和改造要求,提出新系统的解决方案,选用了横河公司CS 3000硬件设备及组态软件的第四代集散控制系统。通过理解制氧生产工艺特点,根据集散型控制系统设计思想提出制氧工程集散控制系统的设计原则,设计了符合制氧生产工艺要求的控制系统并完成了硬件系统的组装及与现场仪表的连接。6为了避免和减少干扰的影响,在硬件方面还采取了大量硬件抗干扰的措施,使系统获得了较好的抗干扰效果。CS 3000系统组态软件可以灵活方便地实现对生产过程的监视、故障检测及统计报表等功能,给生产和管理带来很大方便。对生产过程中的各种控制变量,应用基本PID、串级控制等控制算法实现稳定可靠的控制,达到了工艺要求,保证了生产质量。该系统自2006年4月实施改造后,已正常运行近20个月时间,系统运行稳定,可靠,完全满足了制氧生产工艺的控制要求,验证了设计方案的有效性。所做工作可为同行业兄弟企业提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 集散控制系统概述
• 1.2 DCS发展历程
• 1.3 DCS的基本组成及特点
• 1.3.1 DCS的基本组成
• 1.3.2 DCS的特点
• 1.4 DCS结构体系
• 1.5 本课题研究的意义及主要内容
• 1.5.1 本课题研究的意义
• 1.5.2 本课题研究的主要内容
• 第二章 制氧工艺生产过程与自动控制
• 2.1 国内外制氧发展历程及特点
• 2.1.1 制氧工艺概况及发展历程
• 2.1.2 制氧设备新技术的一些主要特点
• 2.2 制氧生产工艺简介
• 2.3 制氧机DCS的应用
• 2.4 首钢制氧生产工艺及控制系统概况
• 第三章 制氧控制系统构建
• 3.1 改造前的控制系统基本情况
• 3.1.1 原系统控制设备介绍
• 3.1.2 原系统存在的问题
• 3.2 新系统的要求
• 3.3 典型控制系统介绍
• 3.4 原控制系统的消化研究
• 3.4.1 三万制氧机主要控制思想及其方法
• 3.4.2 三万制氧机控制中的重点和难点
• 3.5 新控制系统的建立
• 3.5.1 新控制系统的选型
• 3.5.2 控制系统硬件及网络结构
• 3.5.3 控制系统软件
• 第四章 系统工程组态实现
• 4.1 组态概述
• 4.2 DCS组态软件
• 4.3 控制系统组态
• 4.3.1 现场控制站（FCS）
• 4.3.2 人机接口操作站（HIS）
• 4.3.3 主要控制系统组态
• 第五章 控制算法的应用
• 5.1 PID调节模块
• 5.1.1 理想PID调节器
• 5.1.2 基本数字PID控制器
• 5.1.3 改进的PID算法
• 5.2 串级控制系统
• 5.2.1 串级控制系统的基本原理和结构
• 5.2.2 串级控制系统分析
• 5.2.3 串级控制系统设计
• 5.2.4 串级控制系统控制器参数整定
• 第六章 系统测试及运行
• 6.1 系统性能测试
• 6.2 现场安装及调试
• 6.2.1 设备安装就位和加电测试
• 6.2.2 系统接线和现场调试
• 6.3 硬件抗干扰措施
• 6.4 安全性
• 6.5 运行情况
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢